Реферат: Формирование физико-химических свойств пахотных почв лесостепи центрального Черноземья и пути
Доли вклада в изменение содержания гумуса соответственно равны 15, 64, 21 % и 71, 29 %, откуда следует, что кислотно-основное состояние почвы выступает как самостоятельный фактор. При этом содержание гумуса в почвах в большей мере коррелирует с логарифмическим значением рНKCL , поскольку эта величина характеризует состояние почвенного поглощающего комплекса и степень насыщенности его основаниями.
Кислотная природа гумусовых веществ предопределяет их взаимодействие с минеральной частью почвы и возможность закрепления в почве (50 - 80 %). Количество органического вещества зависит от степени дисперсности минеральных частиц, а основное количество гумусовых веществ (Г, %) сосредоточено в глинистой фракции (Фг%,< 0.01 мм) (Тюлин, 1958; Кобцева, 2008). При этом энтропийный эффект может быть определяющим фактором взаимодействия глинистых минералов с органическими молекулами (Parfitt, Fraser, Farmer, 1977).
При использовании в качестве основы оценки средневзвешенных величин содержания гумуса двухкомпонентного параметра ln(Фг)ln(рНKCL ) установлено, что для исследуемых почв на основной территории области этот комплексный фактор на 77 % определяет средние уровни содержания гумуса:
Г(%)=1,39·ln(Фг)ln(рНKCL ) – 4,4 , r=0,88.
Повышение увлажнения территорий в сочетании с облегчением механического состава почв в северо-западных районах области обусловило формирование кислых, преимущественно серых лесных почв, характеризующихся низким содержанием гумуса. Как снижение увлажнения территорий в юго-восточном направлении, так и до определенной степени утяжеление механического состава при снижении кислотности почв способствует формированию черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных (рис. 4). Данная схема не исчерпывает всех возможных сочетаний величин и условий и характеризует направленность действия почвообразующих факторов в пределах Курской области.
Рис. 4 Средние уровни величин содержания гумуса в пахотных почвах в зависимости от исходных свойств и климатических условий.
Количественным показателем, характеризующим тип формирующегося в различных климатических условиях гумуса и являющимся функцией биохимической активности почв, является величина группового состава гумуса: Сгк:Сфк, имеющая коэффициент корреляции с периодом биологической активности (ПБА) для зонального ряда 0.95 (Волобуев,1973; Кононова, 1963; Бирюкова, Орлов, 1978; Орлов, 1990).
Изменение относительного содержания углерода гуминовых кислот и соотношения (Сгк:Сфк), определяемых различными методами, в большинстве случаев идет параллельно изменению общего количества гумуса. Учитывая различия групп гумусовых кислот, содержание гумуса (%) в почвах зонального ряда приближенно может быть выражено функцией четырех относительных величин:
, (3)
где КГ - величина, обратная значению относительного превышения реакционной способности фульвокислот над гуминовыми:
;
%СГК, ФК - содержание углерода в гумусовых кислотах; ЕКОФГ, ФК - емкость катионного обмена препаратов гумусовых кислот (Орлов, 1974; Ковда, Розанов, 1988; Мамонтов, Панов, Кауричев, 2006).
Согласно расчетам, 90 % значений (Сгк:Сфк) для выборки черноземов выщелоченных (Курская обл., n=3681, КГ = 0,44) находится в интервале 1.6 – 2.5 при среднем значении 2.0, а 82 % этих величин для серых лесных почв (n=1601, КГ = 0,5) находится в интервале 0.7 – 1.3 при среднем значении 1.0 , что близко по размерности классическому методу Тюрина (рис. 5)
Рис. 5. Полигоны частот расчетных значений группового состава гумуса различных типов почв
Из взаимосвязи содержания гумуса в пахотном горизонте с показателем, характеризующим состояние ППК почв следует, что при прочих равных условиях изменения его должны соответствовать изменениям величины рНKCL как по знаку, так и в соответствующих количественных пропорциях:
, (4)
где Г0 и рН0 - исходные величины содержания гумуса (%) и обменной кислотности почвы.
Изменения содержания гумуса (∆Г%), соответствующие выражению (4),
были подтверждены по анализу динамики этих величин за 15 – 20 лет землепользования хозяйств в Медвенском, Горшеченском и Фатежском районах (рис. 6).
Рис. 6. Относительные (от исходного) изменения средневзвешенного содержания гумуса (%) при изменении величины рНKCL черноземов оподзоленных выщелоченных и типичных
Полученные данные подтверждают, что как процессы деградации почв, так и их окультуривания являются комплексными, затрагивающими всю почвенную систему. Устойчивость гумусного состояния по логике построения исходных зависимостей сопряжена с устойчивостью кислотно-основного состояния почв, обеспечиваемого соответствующими режимами.
4. Взаимосвязь физико-химических свойств чернозёмов и серых лесных почв
Уравнение состояния почвенного поглощающего комплекса
Методической основой для выявления взаимосвязи физико - химических свойств, которые вытекают из теоретического обоснования поглотительной способности почв (Гедройц, 1933; Горбунов, 1957; Ремезов, 1957;Пинский, 1997) было принятие следующих положений.
Общая взаимозависимость показателей разделена на три составляющие: а) зависимость емкости катионного обмена (ЕКОП ) от соотношения в почве гумуса (Г%) и фракции физической глины (Фг% ,<0,01мм); б) взаимосвязь рН и состава катионов в ППК, как соотношения Нг и S (основных характерных частей); в) взаимосвязь рН и емкости катионного обмена (ЕКОП =S + Нг).
Статистическая обработка сгруппированных данных обследования черноземов выщелоченных, типичных и серых лесных показала, что для исследуемых почв величина рНKCL обладает невысокой вариабельностью – от 8 до 13 % (табл. 7).